1.2 Основы и принципы консервирования

Консервирование- это обработка продуктов особыми способами в целях

предохранения их от порчи.

Главной причиной изменения качества продуктов при хранении является действие микроорганизмов. Поэтому в основе всех способов консервирования лежат приемы, направленные либо на уничтожение самих микроорганизмов, либо на подавление их деятельности. В результате консервирования продукт приобретает способность

храниться длительное время.

Вопрос №1

Методы консервирования основаны на принципах биоза, анабиоза, и абиоза.

Биоз. При консервировании по принципу биоза используется естественный иммунитет живых организмов против микроорганизмов,против их разрушительной деятельности.Он основан на поддержании естественных жизненных процессов и использовании естественного иммунитета при хранении продуктов в условиях, неблагоприятных для развития микробов. На этом основано хранение молока в период

бактерицидной фазы.

Анабиоз. Сущность его состоит в подавлении бактериальных процессов в продукте

химическими и физическими способами и физиологическими.

Физические способы хранения:

• охлаждение и замораживание (криоанабиоз);

• высушивание (ксероанабиоз);

• создание высокого осмотического давления (осмоанабиоз);

• изменение парциального давления (бароанабиоз).

При охлаждениимолока ослабляются ферментативные процессы и биохимические реакции.

БрожениеСахаров при +1 °Сзамедляется в 3раза посравнению соптимумом температур.

Свертывание молока затормажйвается при низких температурах в 5-8 раз.

Пептонизация белков замедляется в 5 раз. При О °С липаза расщепляет жир в 5-6 раз медленней, при -10 °С в 16 раз медленнее, чем при +40°С.

При замораживании(криоанабиоз) замерзает влага и нарушаются процессы метаболизма (естественного обмена).

Для производства молочных консервов применяют и сушку(ксероанабиоз). В результате уменьшения влаги в продукте вымораживанием, сушкой, повышается его стойкость к хранению. Эффективная концентрация воды для жизнедеятельности микроорганизмов характеризуется показателем активности воды: АВ.

Количественно этот показатель рассчитывается следующим образом:

АВ = Р / Ро

где Р - давление пара растворителя (продукта), Па; Ро- давление водяного

пара, Па.

Если показатель АВ составляет 0,65 или 0,85, то это значит, что продукт находится в состоянии равновесия с относительной влажностью 65 или 85%. (Влажность фактическая таких продуктов 15 - 30 %).

Чем ниже показатель активности воды, тем менее доступна вода для микроорганизмов, и наоборот, чем выше АВ тем вероятнее порча продукта.

Наиболее чувствительны к изменению показателя бактерии, наименее - плесени и дрожжи. Дрожжи, которые могут развиваться при АВ менее 0,85. называются осмофильными.

Консервирование понижением АВ и обеспечит недоступность воды для микроорганизмов.

Один из путей понижения активности воды - удаление ее, что происходит в

процессе сгущения и сушки.

Высушиваниеприводит к удалению влаги из продукта и бактериальной клетки. Обычно микробная клетка содержит 82-86 % воды, от 8 - до 12% белка и для развития бактерий и дрожжей необходима минимальная влажность 20-25%. Консервирование высушиванием основано на удалении из продукта влаги и создании физиологической сухости, обусловливающей увеличение разности между осмотическим давлением в бактериальной клетке и окружающей среде. При производстве сухого молока погибают преимущественно вегетативные формы микробов, а способные к спорообразованию могут сохраняться в латентном состоянии. Для предотвращения развития микробов в сухом продукте необходимо при хранении его исключить возможность увлажнения и

попадания микрофлоры из окружающей среды.

Другой путь снижения АВ введение водорастворимых соединений (сахар, соль).

Зависимость между АВ и сроком хранения для сгущенного молока с сахаром: АВ - 0,83, гарантийный срок хранения - 12 месяцев; молока цельного сгущенного АВ - 0,88, срок хранения 5-8 дней. При понижении АВ растворимое вещество попадает в клетку и

тормозит ее развитие.

Повышенное осмотическое давление(осмоанабиоз) ведет к угнетению микробов и плазмолизу. Поступление питательных веществ в бактериальную клетку и удаление из нее продуктов обмена происходит на диосмотической основе. Движущей силой осмотических токов является разность концентраций веществ: между питательным раствором и содержимым клетки. Направление движения питательных веществ зависит от концентрации их вне и внутри клетки. Если создать гипотонические или

гипертонические условия вне клетйи, то работа микробной клетки будет нарушаться.

Обычное осмотическое давление в микробе 0,34 - 0,6 МПа. А осмотическое давление в молоке 0,7 МПа. В природе все жизненные процессы группируются около осмотического давления 0,7 МПа.

Для молока:

Р_осм= 22,4 × ∆ t₃/1,86, при 0 °С

Где Роcм - осмотическое давление;∆t₃- понижение температуры замерзания.

∆ t₃= 1,86 (Л/М + 3/М1) × 10

Где t₃- температура замерзания молока;

Л - содержание лактозы в молоке в % - 4,8%

3 - содержание минеральных веществ (по золе) в % - 0,75 %

М - молекулярный вес лактозы - 342

М1 - молекулярный вес минеральных веществ 42,5

1,86- криоскопическая постоянная для воды, т.е. молекулярное понижение температуры замерзания.

∆ t₃ = 1,86 (4,8/342 + 0,75/42,5) × 10 = 0,56 °С

Вообще:

Р_осм= 22,4× ∆ t₃ × Т/1,86 × 273

где Т - температура раствора абсолютная в градусах Кельвина; 22,4 - осмотическое давление раствора при 0°; ∆ t₃- понижение температуры замерзания (0,56° для молока).

В сгущенном молоке с сахаром можно получить Росм = 18-15 МПа, т.е. гипертоническиеусловия. Вода будет выдавливаться из клетки, клетка сожмется, нарушится ее нормальная жизнедеятельность. Наступит явление плазмолиза (сморщивание протоплазмы и отделение от оболочки).

В гипотоническомрастворе, т.е. при обратном соотношении концентраций, осмотический ток воды направлен из окружающей среды внутрь клетки, вследствие чего она разбухает: наступает плазмоптиз.Частично может произойти адаптация отдельных микробов, однако эффективность этого метода обеспечила ему широкое распространение.

Еще в 323 году до н.э. тело, Александра Македонского, перевезли из Египта,

погруженным в мед.

Бароанабиоз(бароанабиоз) - создание повышенного парциального давления.

Гоффиус и Рихтер установили, что в атмосфере атомарного кислорода при высоком давлении 10-13 атм. пастеризованное молоко можно хранить в течение месяца (Гоферизация).

Химические способы анабиоза:

• хранение в газах,

• изменение рН среды.

Хранение молока под давлением в атмосфере атомарного кислорода, т.е.

гофершацияне ухудшает качеств^ молока в течение одного месяца. Опыт зарубежных предприятий показал, что молоко, обработанное СОг обладает хорошим вкусом и запахом (изменяет реакцию среды, подавляет жизнедеятельность микробов). В Новой Зелландии хранят обезвоженный жир и сухое молоко в атмосфере неактивного газа азота в течение нескольких лет.

Сдвигом рНдостигается изменение развития микрофлоры. Бактерии предпочитают нейтральную или слабокислую среду, плесени - слабокислую среду.

Примером являются молочнокислые продукты. В простокваше микроорганизмы воздействуя на лактозу, способствуют образованию молочной кислоты, которая в свою очередь затем тормозит дальнейшее развитие микрофлоры. В 1910 году Мечников писал, что пьет кислое молоко, чтобы создать кислую среду в организме и подавить развитие гнилостной микрофлоры.

Физиологические методы подавления бактериальных процессов. Применение антибиотиков (Красильников) увеличивает срок годности пмолочных продуктов: ауремицин - 2 недели; . пенициллин - 2 недели; низин (низаплин) - 2 недели.

Ценабиоз заключается в подавлении жизнедеятельности вредной микрофлоры, замене естественной микрофлоры продукта другой и созданием новых элективных условий для ее развития и хранения продукта.

Примером может служить производство творога и сыра. Молоко быстро портится. Его естественную микрофлору уничтожают при пастеризации и заменяют чистой культурой молочнокислых бактерий. Условия хранения меняют: концентрируют продукт свертыванием и т.д.

Абиоз состоит в полном уничтожении микроорганизмов, находящихся в продукте. Это достигается:

• Физическими способами;

• Физико-химическими;

• Химическими;

• Механическими. Физические способы абиоза:

• обработка продукта теплом - пастеризация, стерилизация

• облучение ультрафиолетовыми лучами;

• обработка ультразвуком;

• обработка токами высокой частоты;

• обработка радиоактивными изотопами.

• Пастеризация и стерилизация инактивируют ферменты и вызывают коагуляцию белка микроорганизмов. Они погибают.

• Ультрафиолетовые лучи подавляют микрофлору потому, что кванты света воздействуют на клетку и содержащуюся в ее ядре тимонуклеиновую кислоту при длине волны света 260 миллимикрон (нанометров).

• Ультразвук дробит клетки микробов (за счет кавитации) и изменяет их состав (за счет ионизации газов, электрического пробоя, т.е. фотохимической реакции). Лучший эффект - в случае приближения размеров длины ультразвуковой волны к размеру клетки.

• Радиоактивные изотопы – Со₆₀, Рd вызывают бактерицидный эффект, но они вызывают и разрушение витаминов.

Еще в 5 в. до н.э. персидский царь Кир брал с собой в поход воду в серебряной посуде. Если пропустить зараженную воду через смесь 20 γ/литр посеребренного песка, то вода полностью очищается. Действие серебра еще полностью не изучено. 1 гипотеза - иррадиирующие электроны серебра бомбардируют микробные клетки, 2: - протоплазма заряжена отрицательно и взаимодействует с положительно заряженными ионами серебра, образует альбуминаты серебра, нарушающие деятельность микробной клетки.

Физико-химические способы: Копчение; Посолка.

• Копчение- воздействие на продукт составных частей дыма, образующихся при неполном сгорании древесины. В состав дыма входят муравьиный альдегид, уксусная кислота, ацетон, формальдегид, фенол, орто- и мета-крезолы.Формальдегид и ацетон обладают дубящим действием. Фенолы действуют антиокисляюще. Коптят сыр, мясные изделия. Еще в 13 веке во времена Татаро- монгольского нашествия во время встречи князей подавалась на стол копченая медвежатина.

• Консервирование солью основано не только на повышении осмотического давления, но и на взаимодействии белка с солью. ЭлементыNа, С1 присоединяются по месту двойных связей -СО=NH- связей, занимают места уязвимые для протеолиза. Ферментам некуда присоединяться. В растворах соли плохо растворяется кислород, отсутствие которого тормозит развитие аэробной микрофлоры.

Химические способы основаны на реакции химических веществ с цитоплазмой бактериальной клетки.Происходит дегидратация, высаливание и свертывание белков. Из химических консервантов раньше применяли бензойную кислоту, борную и др., а также пропиловый спирт. В настоящее время широко применяют сорбиновую кислоту и ее соли - сорбаты.

Механические способы.

• Ультрафильтрация через мелкие фильтры, поры которых не пропускают микроорганизмов.

• Получение и хранение продуктов в асептических условиях, когда микрофлора в молоке отсутствует.

• Бактофугирование - центрифугирование при 20-24тыс. об/мин.

В молочной промышленности наиболее распространено консервирование путем:

• - повышения осмотического давления сгущением и добавлением сахара;

• - тепловой стерилизации;

• - высушиванием молока.

• Вопрос №2

Ассортимент консервов, выпускаемых в стране в зависимости от способов

консервирования.

Сгущение с добавлением сахара: Молоко цельное сгущенное с сахаром; Какао со сгущенным молоком и сахаром; Кофе со сгущенным молоком и сахаром; Сливки сгущенные с сахаром; Какао со сгущенными сливками и сахаром; Кофе со сгущенными сливками и сахаром; Молоко нежирное сгущенное с сахаром и др.

Сгущение и консервирование Стерилизацией: Молоко сгущенное стерилизованное в банках; Стерилизованные сливки.

Консервирование обезвоживанием: Молоко коровье цельное сухое; Сливки сухие; Сливки сухие с сахаром; Молоко коровье сухое обезжиренное; Сухое масло; Сухая сметана; Сухие кисломолочные продукты; Молоко сухое для детей грудного возраста; Молоко сухое полужирное для детского питания; Детские сухие молочные продукты "Малыш" и "Малютка» и др. смеси для детского питания; Сухие смеси для мороженого; Сухие смеси специального назначения (Энпиты);

Кроме того, разрабатывается технология сухой ряженки, сухого топленого молока, сухого молока с кофе и какао желейной консистенции с использованием модифицированных крахмалов, пенообразователей и обезжиренного молока, сухого ацидофилина.